偏科的天才,破格的录取(四)
时间如白驹过隙,转眼李逸然已在“拔尖计划”里度过了近两年时光。当初那个带着一身孤勇和满脑子“非标准”想法的少年,如今已是校园里一道并不算太突兀的风景。他依然清瘦,但眉宇间褪去了不少青涩,多了份沉静与专注。个头窜高了一些,走在去往实验室或教室的路上,偶尔也会有不明就里的本科生把他当作略显面嫩的学弟。
大二的尾声临近,整个大学校园都弥漫着一种季节更替特有的躁动与选择的气息。对于李逸然和他所在的这个特殊计划而言,这个阶段意味着一次重要的分流评估,将决定他们接下来的主攻方向和资源倾斜程度。
李逸然面前,摆着几个选项。陈教授希望他能在凝聚态实验物理方面深入下去,那里有系里最先进的实验室设备和强大的支持团队;负责理论课程的王博士则看好他在理论建模方面的潜力,觉得他那种化繁为简、直击核心的思维模式,是从事理论研究的宝贵天赋;而他自己,经过一年多的广泛涉猎和几个小型项目的磨练,内心深处却对那个大一下学期短暂接触过的“低重力环境下流体界面行为”项目念念不忘。那个领域交织着经典流体力学、非线性动力学和材料表面科学的复杂魅力,以及其潜在的空间应用前景,像一块巨大的磁石吸引着他。
就在他有些举棋不定的时候,一个意想不到的机会,以一种颇具挑战性的方式,撞到了他的面前。
学校将承办一次小规模、高水平的国际青年物理学者研讨会。说是“青年”,与会者多是国内外顶尖高校和研究机构的优秀博士生或即将毕业的硕士生。陈教授作为组织委员会成员,为“拔尖计划”争取到了一个宝贵的名额——不是作为听众,而是需要提交一篇独立或主导完成的研究摘要,并有可能获得简短的口头报告机会。
“这是一个很好的试炼场,”陈教授把会议通知递给李逸然,语气平静却带着分量,“去看看同龄的、走在最前面的人在想什么、做什么,也让他们看看你的东西。不用有压力,重在参与和交流。”
话虽如此,李逸然清楚,这绝非一次简单的“参与”。这几乎是计划对他两年培养成果的一次公开检验,也是他个人能力在国际化平台上的首次亮相。压力如同实质般落在肩上。
他决定迎难而上。选题,他几乎毫不犹豫地回到了那个让他着迷的低重力流体方向。他结合之前的基础,将焦点锁定在一个非常具体且有趣的现象上:在模拟微重力条件下(通过落塔或抛物线飞行实现),复杂液体(如含有表面活性剂的溶液)在特殊结构毛细通道内的自发输运与 pattern formation(图案形成)行为。这是一个交叉性强、既有基础研究价值又有潜在应用前景(如空间站流体管理、微流控芯片设计)的课题。
接下来的两个月,成了李逸然进入大学后最忙碌、也最充实的阶段。他几乎以实验室为家。设计简易的地面模拟实验装置(利用磁悬浮原理部分抵消重力影响),编写数据采集和分析程序,反复调试参数……困难层出不穷。最大的挑战来自于理论建模,描述这种多物理场耦合的非平衡态系统,需要用到艰深的偏微分方程组,其求解和稳定性分析远超他目前的数学功底。
有好几次,他卡在某个数学难点上,连续几天毫无进展,焦躁得在深夜空旷的实验室里来回踱步。他想起了初中时那个只需凭借灵光一现就能解决难题的自己,但此刻他明白,真正的科研,光有灵光一现是远远不够的,需要的是持之以恒的挖掘和严谨的论证。
他没有退缩。白天泡在实验室做实验、处理数据,晚上就啃相关的数学物理方法专着和前沿论文,遇到实在解决不了的问题,就去请教理论组的王博士,或者通过邮件向国外这个领域的专家求助。他的英语在这高强度的应用中突飞猛进,从一开始写邮件需要反复斟酌查词典,到后来已经能比较流畅地进行学术交流。
就在摘要提交截止日的前一周,转机出现了。一天凌晨,他对着电脑屏幕上混乱的实验数据曲线和失败的初步模拟结果,疲惫地揉着太阳穴。脑海中却不由自主地浮现出小时候玩水时的一个场景:一滴墨水滴入水中,形成的优美扩散花纹。他忽然意识到,自己可能过于执着于复杂的方程,而忽略了系统内在的某种对称性和标度律(scaling law)。他尝试抛开一部分细节,从能量最小化和时间尺度的角度,构建了一个高度简化的唯象模型(phenomenological model)。
这个模型虽然粗糙,却意外地抓住了实验观测到的几个关键特征,并且预言了一种尚未被注意到的、在不同参数下的模式转变可能性。他兴奋地重新设计了几个实验进行验证,结果与模型预言高度吻合!
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